Plattenbalken

Ein Plattenbalken ist ein Tragelement im Stahlbetonbau (Massivbau), der 1892 (nach andere Quellen 1888) vom französischen Bauingenieur François Hennebique entwickelt wurde.

Beschreibung

Plattenbalken-Brücke

Ein Plattenbalken besteht aus einer Platte mit Balken oder Stegen, die fest (zug- und schubfest) miteinander verbunden sind (einstegiger oder mehrstegiger Plattenbalken). Im Querschnitt ist er deswegen T-förmig (bei mehrstegigen Plattenbalken viele T's nebeneinander). Viele Betonbrücken haben einen zweistegigen Plattenbalken-Querschnitt. Im Bereich der Auflager wird häufig ein Auflagerbalken (Querträger)ausgebildet. Auch Decken im Geschossbau werden oft als Plattenbalken konstruiert. Jeder Stahlbetonunterzug unter einer Stahlbetondecke ist im Prinzip ein Plattenbalken, da die Bauteile monolithisch miteinander verbunden sind und auch so wirken.

Tragverhalten

Ein Plattenbalken soll größere Stützweiten überbrücken und wird deshalb im Wesentlichen auf Biegung belastet. Dabei entsteht im Balken ein positives Moment, das oben (in der Platte) Druckspannungen und unten (im Balken) Zugspannungen erzeugt. Die Druckspannungen werden vom Beton mit der großen Plattenquerschnittsfläche besonders gut aufgenommen, die Zugspannungen vom Bewehrungsstahl. Die Bewehrung wird im unteren Teil des Balkens angeordnet. Im Vergleich zu einer durchgehenden viel dickeren Platte wird der Beton und damit auch sehr viel Gewicht zwischen den Balken (Stegen) eingespart.

Bei einem durchlaufenden Plattenbalken verhält es sich über der Zwischenstütze (negatives Stützenmoment aufgrund der Durchlaufwirkung) umgekehrt: die Stege des Plattenbalkens werden auf Druck belastet, die Platte auf Zug. Deswegen muss die Biegezugbewehrung an dieser Stelle im oberen Bereich des Steges liegen, wobei ein Teil der Bewehrung auch seitlich in die Platte ausgelagert werden kann. Aufgrund der geringeren zur Verfügung stehenden Druckzone ergeben sich in diesem Bereich häufig hohe Druckspannungen. Konstruktive Gegenmaßnahmen im Bereich des negativen Moments sind: Verbreiterung und / oder Erhöhung des Balkens im Bereich der Auflager durch Schrägen (Voutenausbildung), Anordnung von zusätzlicher Druckbewehrung im Steg oder ähnliches.

Bemessung

Je nach Breite der Platte darf nicht angenommen werden, dass die volle Plattenbreite beim Lastabtrag mitwirkt. Deshalb ist für die Bemessung eines Plattenbalkens die „mitwirkende Plattenbreite“ entscheidend. Sie ist unter anderem von der Stützweite abhängig.

Im einfachsten Fall (wenn die Druckzone vollständig in der Platte liegt) kann ein Plattenbalken wie ein einzelner Balken behandelt werden. Die Berechnung geschieht dann mit Hilfe des allgemeinen Bemessungsdiagramms oder entsprechenden Bemessungstafeln.

Liegt die Druckzone nicht nur in der Platte, sondern erstreckt sich bis in den Steg hinein, müssen speziellere Bemessungstafeln angewendet werden, die zusätzlich die Plattendicke berücksichtigen.